Kluczowa różnica między tworzywami termoplastycznymi a termoutwardzalnymi polega na tym, że tworzywa termoplastyczne można stopić w dowolny kształt i ponownie wykorzystać, podczas gdy tworzywa termoutwardzalne mają trwały kształt i nie można ich przetworzyć na nowe formy tworzyw sztucznych.
Termoplastyczny i termoutwardzalny to terminy, których używamy do scharakteryzowania polimerów w zależności od ich zachowania pod wpływem ciepła, stąd przedrostek „termo”. Polimery to duże cząsteczki zawierające powtarzające się podjednostki.
Co to jest termoplast?
Nazywamy tworzywa termoplastyczne „plastikami termozmiękczającymi”, ponieważ możemy stopić ten materiał w wysokich temperaturach i ochłodzić się, aby odzyskać stałą formę. Tworzywa termoplastyczne mają na ogół wysoką masę cząsteczkową. Łańcuchy polimerowe są połączone ze sobą siłami międzycząsteczkowymi. Możemy łatwo rozbić te siły międzycząsteczkowe, jeśli dostarczymy wystarczającą ilość energii. To wyjaśnia, dlaczego ten polimer jest formowalny i topi się po podgrzaniu. Kiedy dostarczymy wystarczająco dużo energii, aby pozbyć się sił międzycząsteczkowych, które utrzymują polimer jako ciało stałe, możemy zobaczyć, jak ciało stałe się topi. Kiedy go ponownie schładzamy, oddaje ciepło i ponownie tworzy siły międzycząsteczkowe, czyniąc go ciałem stałym. Dlatego proces jest odwracalny.
Rysunek 01: Tworzywa termoplastyczne
Po stopieniu polimeru możemy uformować go w różne kształty; po ponownym schłodzeniu możemy również uzyskać różne produkty. Tworzywa termoplastyczne wykazują również różne właściwości fizyczne między temperaturą topnienia a temperaturą, w której powstają stałe kryształy. Co więcej, możemy zaobserwować, że pomiędzy tymi temperaturami mają gumowaty charakter. Niektóre popularne tworzywa termoplastyczne to nylon, teflon, polietylen i polistyren.
Co to jest termoutwardzalny?
Nazywamy termoutwardzalne tworzywami sztucznymi termoutwardzalnymi. Są w stanie wytrzymać wysokie temperatury bez topienia. Właściwość tę możemy uzyskać poprzez hartowanie lub utwardzanie miękkiego i lepkiego prepolimeru poprzez wprowadzenie wiązań poprzecznych między łańcuchami polimeru. Te wiązania są wprowadzane w miejscach chemicznie aktywnych (nienasycenie itp.) za pomocą reakcji chemicznej. Powszechnie proces ten znamy jako „utwardzanie” i możemy go zainicjować poprzez podgrzanie materiału powyżej 200˚C, promieniowanie UV, wysokoenergetyczne wiązki elektronów oraz stosowanie dodatków. Wiązania poprzeczne są stabilnymi wiązaniami chemicznymi. Po usieciowaniu polimeru uzyskuje bardzo sztywną i mocną strukturę 3D, która nie topi się po podgrzaniu. Dlatego proces ten jest nieodwracalnym przekształcaniem miękkiego materiału wyjściowego w stabilną termicznie sieć polimerową.
Rysunek 02: Porównanie elastomerów termoplastycznych i termoutwardzalnych
Podczas procesu sieciowania masa cząsteczkowa polimeru wzrasta; stąd wzrasta temperatura topnienia. Gdy temperatura topnienia wzrośnie powyżej temperatury otoczenia, materiał pozostaje w stanie stałym. Kiedy podgrzewamy materiały termoutwardzalne do niekontrolowanych wysokich temperatur, zamiast topnienia ulegają one rozkładowi, ponieważ osiągają temperaturę rozkładu przed temperaturą topnienia. Niektóre typowe przykłady materiałów termoutwardzalnych obejmują włókno szklane poliestrowe, poliuretany, gumę wulkanizowaną, bakelit i melaminę.
Jaka jest różnica między materiałem termoplastycznym a termoutwardzalnym?
Termoplastyczny i termoutwardzalny to dwa rodzaje materiałów polimerowych. Kluczowa różnica między termoplastem a termoutwardzalnym polega na tym, że można stopić termoplast do dowolnego kształtu i użyć go ponownie, podczas gdy termoutwardzalne mają trwały kształt i nie nadają się do recyklingu w nowych formach plastiku. Ponadto tworzywa termoplastyczne dają się formować, a termoutwardzalne są kruche. Porównując wytrzymałość, tworzywa termoutwardzalne są mocniejsze niż tworzywa termoplastyczne, czasami około 10 razy mocniejsze.
Podsumowanie - termoplast a termoutwardzalny
Termoplastyczny i termoutwardzalny to polimery. Kluczową różnicą między termoplastem a termoutwardzalnym jest to, że można stopić termoplast do dowolnego kształtu i użyć go ponownie, podczas gdy termoutwardzalne mają trwały kształt i nie nadają się do recyklingu w nowych formach plastiku.
